作者：Daniel Li
2022年萬眾期待的ETH2.0 合併在即，此次升級包括：向權益證明(PoS)、分片鏈以及稱之為“信標鏈”的新區塊鏈核心轉變，那麼ETH為何選擇合併？此次合併又有哪些風險和機遇？讓我們通過下文來一探究竟。
以太坊為何合併？
作為公鏈之王的—以太坊，自2013年誕生以來依靠著與智能合約的緊密結合，實現了在區塊鏈上開發區塊鏈應用的功能。去中心化應用程序（Dapp）以及其他區塊鏈技術形式獲得了前所未有的發展，而其中諸多技術均構建於以太坊之上；去中心化金融（DeFi）領域相當一部分重大創新也是搭載在以太坊網絡中運行。以太坊也因此成為了全球擁有最大開發者社群和Dapp 數量最多的公鏈，並為後續Web3.0應用提供了生存和發展的土壤。
以太坊作為Web3.0時代的“世界計算機”發展前景是毋庸置疑的，但隨著以太坊網絡使用需求的激增使得可擴展性問題暴露出來，加之運行速度的緩慢和昂貴的手續費，讓以太坊網絡的使用體驗越來越差。
在Qklink區塊鏈瀏覽器上可以看到，目前PoW算法的以太坊區塊鏈大約每15秒會打包一個區塊，每個區塊裡會包含150-300筆交易，換算下來一秒也就只能處理10-20筆交易。要知道1946年誕生的人類第一台機算計，每秒鐘就可以進行5000次的運算，作為承擔未來Web3.0時代世界計算機的以太坊，未來所需要處理的數據每秒都是海量的天文數字，如果緊靠當下的運行速度是遠遠不夠的。
以太坊若想成為引領Web3.0發展的平台，就必須做出改變。否則在持續創新求變的區塊鏈行業，即便是作為當下區塊鏈之王的以太坊也會被時代洪流所拋棄。
以太坊1.0-2.0的變化
1.信標鏈——信標鏈（Beacon Chain）是以太坊2.0的第一個功能，它能夠管理驗證者和協調分片鏈。並且作為實踐基礎引導其他方面的發展。
2.分片——分片是計算機科學中的一個常見概念——水平拆分數據庫以分散負載的過程。在以太坊中，分片將通過創建稱為“分片”的新鏈來減少網絡擁塞並增加每秒交易量。
3.權益證明（PoS)——這是ETH區塊鏈促進者的共識機制，稱為驗證者，它將取代工作量證明（PoW）模式下礦工的工作。驗證者將驗證網絡上的交易，將證明發送到區塊鏈。如果正確的話，驗證者將獲得區塊鏈的獎勵。如果他們錯了，他們將被罰款。
以太坊合併帶來哪些提升？
為了實現成為世界計算機的目標，以太坊在2014年誕生之初，就設定了4個發展階段：Frontier （前沿）、Homestead （家園）、Metropolis （大都會）、Serenity （寧靜）現在前三個階段都已經完成，第四個階段Serenity （寧靜）是以太坊的最終形態，也就是我們常說的ETH2.0。
據以太坊開發者Tim Beiko 透漏，以太坊的第四個階段，ETH將會從工作量證明（PoW）向權益證明（PoS）遷移，也被稱為“合併”，預計將於2022年9月19日結束。此次的升級會在安全性和去中心化的前提下，通過各種技術升級，解決長期以來困擾以太坊發展的速度、安全、能耗、昂貴的gas費用以及可擴展性問題。主要變化如下：
1.分片鏈技術為網絡運行提供更多的通道
區塊鏈的數據是一條鍊式結構，這條鏈要承擔整個系統的全部功能，並且每筆交易要經過所有節點處理後才能確認，這樣的處理效率自然快不起來。在ETH2.0中引入分片鏈（Shard Chains）將以太坊拆分成64條不同的鏈，64條鏈上有包含許多的節點。
拆分之後，數據處理的任務將分配給許多節點，這樣可以並行處理交易，由原來全網所有節點，執行相同的智能合約，變成一個個分片內執行的智能合約，而每增加一條分片鏈都會像是增加了一條新的賽道，將以太坊從單車道的小馬路升級成了多車道的高速公路。
車道多了數據並行處理能力自然就增強了，分片鏈可以極大地提升以太坊網絡並行交易、信息存儲和處理的能力，提高以太坊網絡的吞吐量，保守估計可以將吞吐量提升64倍，數據處理量提升百倍以上。
並且ETH2.0建立以後可以兼容ETH1.0，1.0上的所有歷史數據、交易記錄或資產都將被保留，而現行1.0的鏈也將會成為2.0的一個分片鏈，繼續服務1.0上的智能合約。所以在合併期間，我們的ETH1.0資產不用做任何處理，系統合併後，ETH1.0資產將自動轉化為ETH2.0。
2.兼顧速度的同時保障網絡安全和去中心化程度
ETH2.0引入的分片鏈的方式極大的提升了以太坊網絡的運行速度，但同時也引發了一個新問題，就是網絡安全性和去中心化程度下降，原來我們想在以太坊網絡中作惡使壞，因為共識機制的原因，我們必須要搞定全網的大部分節點才可以，而分片鏈技術把節點分散到一個個小的區域中，我們只需要搞定某個小區域中的大部分節點就可以作惡。
為了避免上述問題，分片鏈採用了非常重要的隨機分配機制，它專門有一個地方來負責生成隨機數，把節點隨機分配到各個分片中，這樣的話，想要作惡的人，就很難知道每一個分片中有哪些節點，作惡成本會大幅增加。同時信標鏈還會隨機分配質押人來驗證分片鏈，這成為質押人難以串通並控制分片的關鍵機制。因此，質押人想彼此串通並控制分片成功的機率在萬億分之一以下。
3.PoS比PoW節省90%能耗
ETH1.0採用的是PoW挖礦機制，大家都可以通過礦機算題獲得出塊資格賺取ETH獎勵。在PoW挖礦機制裡沒有對參與挖礦的機構進行篩選，理論上只有你有礦機，就可以參與ETH的挖礦。而ETH1.0唯一可以做的就是通過調節題的難度來保證一定時期裡出塊數量的穩定，從而保證鏈的穩定性。
這樣一來從事挖礦的人員數量沒有了限制，在有利可圖的時候參與挖礦的機構和個人數量是非常恐怖的，而且挖礦又是一項特別耗電的工作，每年因此消耗的電力是非常巨大的。根據Digiconomist 的數據，全世界各地的礦工每年挖礦的耗電量高達93.98萬億瓦時，接近940億度電，也因為耗電的原因，挖礦一直以來都被多國所禁止。
而升級之後的ETH2.0對於這一點做了極大的改善，就是將PoW挖礦轉成了PoS挖礦，大家可以通過質押ETH獲得出塊資格，賺取獎勵。從線下的設備挖礦，轉變為線上的質押挖礦，變得更節能，因為通過PoS挖礦將會使用更少的計算能力來創建塊。據以太坊基金會估計ETH 2.0的能源消耗將比ETH 1.0減少99.95%。
在ETH1.0中PoW挖礦業務是一項競爭非常激烈的業務，礦主需要在挖礦硬件和功耗方面進行大量投資，早前計算機顯卡價格一直居高不下，很大一部分都是因為PoW模式下礦工內捲無節制的挖礦所導致，而隨著PoS模式的引入，計算機顯卡的價格呈現了斷崖式的下跌。從這點來看，以太坊合併對加密資產行業內外都是有好處的，同時更低地能耗也會讓ETH2.0挖礦獲得低碳環保的標籤，被更多的國家所接受。
4.ETH2.0 為gas 費用提供了降價空間
以太坊高昂的gas費用一直是用戶和開發者的痛點，這些也被其競爭對手Solana, Fantom, NEAR, Cardano等Layer 1協議所利用。在ETH2.0中這些問題將會得到改善。
一方面：在PoS模式下，ETH2.0改變了其費用的結構，同樣的交易可以讓用戶支付更少的費用。
另一方面：PoS模式轉為線上質押挖礦，不需要採購昂貴的挖礦設備和支付巨大的能耗費用，出塊的成本自然就降低了，gas費用就有了降價的空間，這對用戶和驗證者都是有益的。
ETH2.0合併後的影響
以太坊的合併是基於多方利益的共識需求以及ETH的未來發展，從工作量證明（PoW）轉變為權益證明（PoS）是大勢所趨，目前看來已經沒有變數。然而在眾多支持合併的聲音中依然會有質疑的聲音。
礦工何去何從？
在此輪ETH的升級中，遭受最大損失的，無疑是PoW礦工，因為在以太坊由PoW轉PoS挖礦後，原有的PoW礦工將不能繼續參與以太坊挖礦。而這部分礦工如何妥善處置是ETH合併所面臨的最大難題。
雖然以太坊創始人V神Vitalik 在ETH CC大會上回應礦工意見時稱，不會停止將以太坊轉為PoS，並建議持PoW的礦工轉向ETC。然而對於此項建議，有人並不買賬，他們認為當前的ETC接不住ETH礦工的算力，對於礦工最有利的方案就是在以太坊主網轉PoS的時候進行硬分叉，搞出一條ETH-PoW。
並且Chainlink 社區大使ChainLinkGod.eth 更是發文直指核心問題：“在PoS合併後，礦工們繼續在非規範的PoW版本的以太坊上生產區塊並不是一個真正的問題。隨著所有鏈下依賴關係被破壞，估值下降，它將是一個完全無法使用的生態系統。僅適用於轉儲分叉代幣。”
礦工的如何處置目前尚未有定論，如果不能給出一個雙方都能接受的方案，以太坊再次分叉將不可避免。而分叉就意為著資源和渠道的分離。雖然分叉會創造更多的方向，但是無意義的分叉也會導致ETH生態系統過度重疊，影響其後期的發展。
利好智能合約開發者？
ETH 2.0的低成本和高速度將允許更多類型的DeFi交易成為可能，並為新的和不同類型的代幣、NFT和其他分佈式金融應用程序提供機會，這些應用程序在ETH 1.0中常常無法很好的實現經濟意義。
低成本和高速度，帶來的另一個好處就是可以讓更複雜和更便宜的智能合約。以太坊通過匯總和分片，可以讓所有交易數據以比之前基於區塊鏈的常規方式更便宜的方式捆綁並在以太坊上應用，且匯總所需的計算負載是在鏈下完成的，減輕了鏈上的負擔，提高了吞吐量和交易效率。而吞吐量和交易效率的提高又會反過來促進ETH2.0降低成本，這樣ETH2.0進入了正向循環發展。
此外合併後的ETH2.0最大的收穫就是在去中心化和民主化上前進了一大步，在未來的ETH2.0（Serenity）階段，用戶可以通過提供計算資源並抵押32枚ETH來成為驗證者並參與到挖礦中，而在ETH1.0中普通用戶需要購買價格昂貴的硬件礦機才能參與到挖礦，ETH2.0降低了挖礦的門檻，讓更多的用戶可以參與到社區裡來，為以太坊的網絡安全保駕護航。
總結
2022年將會是ETH2.0誕生的元年，這個過程許多人等了很久，中間也出現了許多波折，包括當下的礦工如何妥善處置依然沒有得到解決，但是ETH1.0升級為ETH2.0工作量證明（PoW）轉向權益證明（PoS）已經不可改變，新舊事物的轉換本來就是難以避免的，而這些不斷升級的協議以及政策的演變，也向投資者展示的更重要的信息——以太坊仍然是一個積極開發的項目，它拒絕停滯和過時。
正如V神所希望的那樣，我們期盼未來能看到一個強大的去中心化金融體系，一個強大的ENS生態體系（Ethrerum Name Service，以太坊域名服務），具有各種ZK證明（包括身份），去中心化自治組織DAO控制大量資本，並將它們擴展到加密資產領域之外，做真正有用的事情。
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